开关稳压器取代了低散热和低效率的区域中的线性稳压器。开关稳压器通常是输入电源总线上的第一个有源元件,因此对整个转换器电路的emi性能有重大影响。
表面贴装技术中的现代输入滤波器元件具有更好的性能比通孔部分。然而,这种改进超过了开关稳压器的工作开关频率的增加。更高的效率,更低的最小开关时间导致更高的谐波含量,因为更快的开关转换。
开关频率每增加一倍,当所有其他参数(如开关容量)下emi降低6db和过渡时间,保持不变。如果开关频率增加10倍,则宽带emi表现为一阶高通,发射频率高20db。
精明的pcb设计人员将使热回路变小,并使用屏蔽gnd层尽可能靠近有源层。可能;然而,在去耦元件中需要足够的储能所需的引脚排列,封装结构,热设计要求和封装尺寸决定了一定的最小热环尺寸。
为了使布局更具挑战性,在典型的平面印刷电路板上30mhz以上走线之间的磁性或变压器式耦合将减少所有滤波器的工作量,因为谐波频率越高,不需要的磁耦合就越有效。
经过验证的真正解决方案是使用屏蔽盒完整的电路。当然,这会增加成本,增加所需的电路板空间,使热管理和测试更加困难,并引入额外的组装成本。另一种常用的方法是减慢切换边缘。这会产生不希望的效果,即降低效率,增加最小开启,关闭时间以及所需的死区时间,并降低潜在的电流控制回路速度。
lt8614静音开关可最大限度地降低emi / emc辐射,同时在高达3mhz的频率下实现高效率
使用凌力尔特新推出的lt8614静音切换器调节器,您可以在不使用屏蔽的情况下使用屏蔽盒,并消除上述缺点。参见图1.
lt8614具有lt861x系列的世界级低iq,工作电流仅为2.5μa。这是器件在无负载情况下所消耗的总电源电流。
它具有与该系列相同的超低压差,仅受内部顶部开关的限制。与替代解决方案不同,lt8614的rdson不受最大占空比和最小关断时间的限制。该器件在压降时跳过其关断周期,仅执行所需的最小关断周期,以保持内部顶部开关升压级电压持续,如图6所示。
同时,最小工作时间输入电压典型值为2.9v(最大值为3.4v),器件可以提供3.3v电压轨,器件处于压差状态。由于lt8614的总开关电阻较低,因此在高电流时lt8614的效率高于lt8610 / lt8611。它还可以与200khz至3mhz的外部频率同步。
交流开关损耗很低,因此可以在高开关频率下工作,而不会造成很大的效率损失。在汽车环境等emi敏感应用中,可以实现良好的平衡,lt8614可以低于am频段运行,甚至可以降低emi,也可以高于am频段。在具有700khz工作开关频率的设置中,标准lt8614演示板不会超过cispr25测量中的本底噪声。
图2的测量是在3.3v的3.3v电压消声室中进行的。固定开关频率为700khz。
为了将lt8614 silent switcher技术与当前最先进的开关稳压器进行比较,该部件是针对lt8610进行测量的。测试在gtem单元中进行,使用相同的负载,输入电压和标准演示板上的相同电感器。
可以看出使用lt8614 silent进行了高达20db的改进switcher技术与lt8610已经非常出色的emi性能相比,特别是在更难以管理的更高频率区域。与整体设计中的其他敏感系统相比,lt8614开关电源需要更少的滤波和距离,从而实现更简单,更紧凑的设计。
在时域中,lt8614在交换节点上表现出非常良性的行为边缘,如图3所示。
即使在4ns / div时,lt8614 silent switcher调节器也显示出非常低的振铃(见图3)。 lt8610具有良好的阻尼振铃(图3),但与lt8614相比,可以看到热回路中存储的能量更高。
图4显示了13.2v输入的开关节点。可以看到与lt8614理想方波的偏差极小。图3至图5中的所有时域测量都是使用500mhz tektronix p6139a探头完成的,探头尖端屏蔽连接到pcb gnd平面,两者都在标准演示板上。
除了汽车环境中42v绝对最大输入电压额定值外,辍学行为也非常重要。通常需要通过冷启动情况支持关键的3.3v逻辑电源。在这种情况下,lt8614静音开关稳压器可保持lt861x系列接近理想的性能。 lt8610 / lt8611 / lt8614器件不需要更高的欠压锁定电压和替代器件的最大占空比钳位,而是在低至3.4v时工作,并在必要时立即开始跳过周期,如图5所示。这导致理想的压降行为,如图6所示。
lt8614的最小导通时间为30ns,即使在高开关频率下也能实现大的降压比。因此,它可以提供逻辑核心电压,从输入电压降至42v。
总之,lt8614静音开关稳压器可降低当前最先进开关稳压器的emi超过20db,同时提高转换效率,没有任何缺点。在30mhz以上的频率范围内,可以实现10倍的emi改善,而不会影响同一电路板区域的最小开关时间或效率。这是在没有特殊元件或屏蔽的情况下实现的,代表了开关稳压器设计的重大突破。直到现在,单个ic中的这种性能水平还不可能实现。这只是一种突破性的产品,它允许终端系统设计师将他们的产品提升到一个新的水平。
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